Einführung in die Programmierung

Compilersprachen vs Interpretersprachen

Compilersprachen vs Interpretersprachen

Aufgabe 1: Informiere dich im Internet über die Vor- und Nachteile von Compilersprachen bzw. Interpretersprachen
Aufgabe 2: Suche im Internet nach Beispielen für Compilersprachen bzw. Interpretersprachen
Aufgabe 3: Informiere dich im Internet darüber, wie Java und Python zuzuordnen sind

Java Installation

Java Programmierung

Java Programmierung

Programmaufbau

public class Klassenname{
  public static void main(String[] args){
    Definitionen und Anweisungen; //Hier beginnt das Programm
  }
}

Beispiel:

public class Hallo{
  public static void main(String... args){
    System.out.println("Hallo in meinem ersten Programm");
  }
}

Pakete importieren

Statt das Rad neu zu erfinden, kann es auch importiert werden:
Beispiel für Nachrichtenfenster:

import javax.swing.JOptionPane;
public class Nachrichtenfenster{
  public static void main(String... args){
    JOptionPane.showMessageDialog(null, "Hallo im Nachrichtenfenster");
  }
}

Klassen

Datentypen

Anweisungen, Definitionen, Deklarationen und Initialisierungen

Definition und Initialisierung

Definition einer Variablen:

//<Datentyp> <Bezeichner>;
int zahl;

Initialsierung (Zuweisung):

//<Bezeichner> = <Wert>;
zahl = 1;

Definition und Initialisierung:

//<Datentyp> <Bezeichner> = <Wert>;
int zahl = 1;

Kommentare

Definition und Initialisierung (Übung)

1. Öffne das Programm DefinitionUndInitialisierung.java und schreibe als Kommentar hinter der jeweiligen Zeile, ob eine Definition oder eine Initialisierung vorliegt.
2. Öffne das Programm SelbstDefinierenUndZuweisen.java und setze die Kommentare um.

Blöcke

public class Willkommen{
  ...
}

public class Willkommen
{
  ...
}

Strings und Texte

Texte einlesen

import java.util.Scanner;
public class Text{
  public static void main(String[] args){
    Scanner in = new Scanner(System.in);
    String text = in.nextLine(); //liest die nächste Zeile ein
    int i = in.nextInt(); //liest die nächste Zeile als Zahl ein
    int j = in.nextInt();
    System.out.println(i+j);
  }
}

Operatoren

Bedingte Anweisungen und Verzweigungen

//Bedingte Anweisung:
if(bedingung){
  //Anweisungen, die ausgeführt werden, wenn bedingung true ist
}
//Anweisungen, die unabhängig von bedingung nach der bedingten Anweisung ausgeführt wird

//Verzweigung
if(bedingung){
  //Anweisungen, die ausgeführt werden, wenn bedingung true ist
}else{
  //Anweisungen, die ausgeführt werden, wenn bedingung false ist
}
//Anweisungen, die unabhängig von bedingung nach der Verzweigung ausgeführt wird

Übungsaufgabe Chatbot

Schleifen

Zählschleifen (For-Schleifen)

for(INITIALISIERUNG; BEDINGUNG; AKTUALISIERUNG){} ANWEISUNGEN; }

int summeVon0Bis9 = 0;
for(int i=0; i<10; i++){
  summeVon0Bis9 += i;
}

Kopfgesteuerte Schleifen (While-Do-Schleifen)

while(BEDINGUNG){ ANWEISUNGEN; }

int summeVon0Bis9 = 0;
int i = 0;
while(i<10){
  summeVon0Bis9 += i;
  i++;
}

Fußgesteuerte Schleifen (Do-While-Schleifen)

do{ ANWEISUNGEN; }(BEDINGUNG);

int i = 0;
int summeVon0Bis9 = 0;
do{
  summeVon0Bis9 += i;
  i++;
}while(i<10);

Mengenschleifen (Foreach-Schleifen)

for(TYP ELEMENT : KOLLEKTION){ ANWEISUNGEN; }

int[] numbers = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
int summeVon0Bis9 = 0;
for(int i : numbers){
  summeVon0Bis9 += i;
}

Übungsaufgabe Schleifen

1. Gib die Zahlen von 1000 bis 0 in der Konsole aus.
2. Berechne mithilfe einer Schleife 10! und gib das Ergebnis in der Konsole aus.
3. Gib das kleine Einmaleins in der Konsole aus:
• 1 x 1 = 1
• 1 x 2 = 2
• …
• 10 x 10 = 100

Übungsaufgabe Verflixte Sieben

Ein in der Grundschule und in der Sekundarstufe 1 beliebtes Mathespiel ist die verflixte Sieben.
Dabei zählt man reihum von 1 beginnend aufwärts, aber lässt jede Zahl aus, die durch die 7 teilbar ist oder die 7 als Ziffer enthält.
Also: 1,2,3,4,5,6,8,…,13,15,16,18…
Erstelle ein Programm das auf diese Weise von 1 bis 1000 zählt.
Dabei ist der Modulo Operator % und die Funktion STRINGVARIABLENNAME.contains(“ZEICHENKETTE, DIE ENTHALTEN SEIN SOLL”) nützlich.

Arrays

Aufbau von Arrays

DATENTYP[] ARRAYVARIABLENNAME = new DATENTYP[LÄNGEDESARRAYS];

Die leeren eckigen Klammern dürfen auch hinter dem Arrayvariablennamen stehen:

DATENTYP ARRAYVARIABLENNAME[] = new DATENTYP[LÄNGEDESARRAYS];

Der Inhalt des Arrays kann bereits bei der Definition des Arrays initialisiert werden:

DATENTYP[] ARRAYVARIABLENNAME = {ELEMENT0, ELEMENT1, ..., ELEMENTN};

Array Beispiel Namensliste

String[] namen = new String[3]; //Array wird deklariert
namen[0] = "Max"; //Der Inhalt an der Stelle 0 des Arrays wird initialisiert
namen[1] = "Hans";
namen[2] = "Petra";
System.out.println("Der erste Name in der Liste ist " + namen[0]); //Der erste Name wird in der Konsole ausgegeben

Array Beispiel Namensliste

String[] namen = {"Max", "Hans", "Petra"}; //Array wird deklariert und sein Inhalt gleichzeitig initialisiert, die Länge ergibt sich damit automatisch
System.out.println("Der erste Name in der Liste ist " + namen[0]); //Der erste Name wird in der Konsole ausgegeben

Weitere Beispiele

boolean[] istMaennlich = new boolean[3];
istMaennlich[0] = true;
istMaennlich[1] = true;
istMaennlich[2] = false;
int[] alter = {16, 17, 16};
System.out.println(namen[0] + " ist " + alter[0] " Jahre alt."); //Max ist 16 Jahre alt.
if(istMaennlich[0]){  //Wenn die erste Person in der Liste männlich ist, wird dies so ausgegeben.
  System.out.println(namen[0] + " ist männlich.");
}else{ //ansonsten wird ausgegeben, dass sie weiblich ist.
  System.out.println(namen[0] + " ist weiblich.");
}

Länge eines Arrays

Mehrdimensionale Arrays (Matrizen)

Beispiel Mehrdimensionale Arrays

int[][] matrix = new int[3][4];
matrix[0][0] = 1;
matrix[0][1] = 2;
...
matrix[2][3] = 12;

int[][] matrix = new int[3][4];
int[] zeile0 = {1,2,3,4};
int[] zeile1 = {5,6,7,8};
int[] zeile2 = {9,10,11,12};
matrix[0] = zeile0;
matrix[1] = zeile1;
matrix[2] = zeile2;

int[][] matrix = {{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12}};

Übungsaufgabe Primzahlenfinder

Motivation für Methoden

• Methoden helfen, das Programm übersichtlicher zu machen
• Methoden helfen, Code wiederzuverwenden
• Methoden helfen, Programmierarbeit aufzuteilen

Verwendung von Methoden

• Methoden können einen direkten Effekt haben, aber kein Ergebnis liefern (Schlüsselwort void), z.B. gibt System.out.println(“Hallo”) Text aus, aber liefert kein Ergebnis
• Methoden können keinen direkten Effekt haben, aber ein Ergebnis liefern, z.B. kann eine Methode add(a,b) keinen Effekt haben, aber das Ergebnis a+b liefern
• Methoden können einen direkten Effekt haben und ein Ergebnis liefern, z.B. könnte eine Methode print(array) das Array ausgeben und als Ergebnis in einem Boolean liefern, ob das Array leer war oder tatsächlich etwas ausgegeben werden konnte

Aufbau von Methoden

public static RÜCKGABETYP METHODENNAME(PARAMETER){
  ANWEISUNGEN;
  return RÜCKGABEWERT;
}

• Der Rückgabetyp ist der Datentyp des Ergebnisses (z.B. int, boolean, double, String)
• Gibt die Methode kein Ergebnis zurück, ist der Rückgabetyp void
• Der Methodenname ist ein beliebiger Name der Methode, der die Konventionen erfüllt (kleiner Anfangsbuchstabe, CamelCase)
• Es können beliebig viele Parameter (Variablen, die beim Aufruf übergeben werden) verwendet werden, die mit Kommas getrennt sind
• Der Datentyp muss vor dem Parameternamen angegeben werden
• Es können beliebig viele Anweisungen im Codeblock folgen
• return beendet die Methode und gibt den Rückgabewert als Ergebnis zurück
• Bei Methoden ohne Ergebnis muss kein return angegeben werden

Platzierung von Methodendefinitionen

public class KLASSENNAME{
  public static void main(String[] args){
    ANEISUNGEN;
  }
  
  public static RÜCKGABETYP METHODENNAME(PARAMETER){
    ANWEISUNGEN;
  }
}

• Die Methode wird innerhalb des Klassenblocks, aber außerhalb der main-Methode (und anderen Methoden) definiert

Beispiel Methode mit Rückgabe

public class Rechteck{
  public static void main(String[] args){
    int a = 5;
    int b = 7;
    int flaecheninhalt = berechneFlaecheninhalt(a, b);
    System.out.println("Berechnete Fläche: "+flaecheninhalt);
  }
  
  public static int berechneFlaecheninhalt(int x, int y){
    return x*y;
  }
}

Beispiel Methode ohne Rückgabe

public class Hallo{
  public static void main(String[] args){
    String name = "Basler";
    sagHallo(name);
  }
  
  public static void sagHallo(String name){
    System.out.println("Hallo Herr "+name);
  }
}

Übungsaufgaben

Kopiere den folgenden Quelltext und beende die TODOs so, dass ein lauffähiges Programm mit den gewünschten Ergebnissen entsteht.

public class Mathe{
  public static void main(String[] args){
    int x = 3;
    int y = 5;
    int z = 7;
    //TODO printSolutions wird mit x und y aufgerufen
    int addition = //TODO add wird mit x, y und z aufgerufen
    //TODO addition wird in der Konsole ausgegeben
  }
  
  //die Funktion add wird definiert
  //add hat zwei int Parameter
  public static int add(int a, int b){
    //TODO add gibt die Addition der Parameter zurück
  }
  
  //TODO eine weitere Funktion add wird definiert (gleicher Name wie zuvor, aber drei Parameter)
  //add hat drei int PARAMETER
  //add gibt die Addition der drei Parameter zurück, aber nutzt dafür nicht +, sondern die oben bereits definierte add Funktion
  
  //TODO die Funktion mult wird definiert
  //mult hat zwei int Paramter
  //mult gibt die Multiplikation der Parameter zurück
  
  //TODO sub wird definiert
  //sub hat zwei int Parameter
  //sub gibt die Subtraktion der beiden Parameter zurück
  
  //TODO mod wird definiert
  //mod hat zwei int Parameter
  //mod gibt den Modulo der beiden Paramter zurück
  
  
  //TODO printSolutions wird definiert
  //printSolutions hat zwei int Parameter
  //printSolutions gibt die Ergebnisse aus add, sub, mult und mod der beiden Parameter durch Kommas getrennt auf der Konsole aus
  //z.B. wäre die Ausgabe für printSolutions(1,1) auf der Konsole "2,0,1,0"
  //printSolutions hat nur diesen Effekt, aber kein eigenes Ergebnis, das zurückgegeben wird
}